Rotary Encoder là linh kiện được dùng để đo chuyển động quay của trục hoặc trục dẫn. Bài viết giải thích cấu tạo đĩa mã, cảm biến quang/từ, phân biệt encoder gia tăng và tuyệt đối, cách đọc xung, độ phân giải, cũng như lưu ý lắp đặt và chống nhiễu khi sử dụng.
1. Cấu tạo của Encoder
Thân và trục.
Nguồn phát sáng (lightsource).
Đĩa mã hóa (code disk): có rãnh nhỏ quay quanh trục, khi đĩa này quay và chiếu đèn LED lên trên mặt đĩa thì sẽ có sự ngắt quãng xảy ra. Các rãnh trên đĩa chia vòng tròn 360 độ thành các góc bằng nhau. Một đĩa có thể có nhiều dãy rãnh tính từ tâm tròn.
Bộ cảm biến ánh sáng thu tín hiệu (photosensor): là con mắt thu quang điện để nhận tín hiệu đĩa quay.
Bo mạch điện tử: giúp khuếch đại tín hiệu.
2. Nguyên lý hoạt động
Encoder hoạt động theo nguyên lý đĩa quay quanh trục. Trên đĩa mã hóa có các rãnh nhỏ để nguồn phát sáng chiếu tín hiệu quang qua đĩa. Chỗ có rãnh thì ánh sáng xuyên qua được, chỗ không có rãnh ánh sáng không xuyên qua được.
Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không. Số xung đếm được và tăng lên được tính bằng số lần ánh sáng bị cắt.
Cảm biến thu ánh sáng sẽ bật tắt liên tục để tạo ra các xung vuông. Việc sử dụng các bộ mã hóa sẽ ghi nhận lại số xung và tốc độ xung. Tín hiệu dạng xung sẽ được truyền về bộ xử lý trung tâm (vi xử lý, PLC,…) và từ đó kỹ sư cơ khí sẽ biết được vị trí và tốc độ của động cơ.
Ví dụ: Ở trên đĩa có 1 lỗ duy nhất, khi mỗi lần con mắt thu nhận được 1 tín hiệu đèn Led thì cũng có nghĩa là đĩa đã quay được 1 vòng.
Đây chính là nguyên lý hoạt động của Encoder cơ bản. Còn đối với nhiều chủng loại encoder khác thì khi đĩa quay có nhiều lỗ hơn thì khi đó tín hiệu thu nhận sẽ khác hơn.
3. Phân loại Encoder
3.1 Absolute encoder (encoder tuyệt đối)
- Mỗi vị trí góc quay được mã hóa bằng một mã số riêng.
- Khi bật nguồn, encoder vẫn biết ngay vị trí của trục.
3.2 Incremental encoder (encoder tăng dần)
- Chỉ báo số bước quay và hướng quay.
- Mỗi bước quay tạo một xung, MCU/thiết bị đọc xung này xác định vị trí tương đối dựa trên việc tăng hoặc giảm bộ đếm.
3.3 Phân biệt giữa bộ mã tương đối & tuyệt đối
- Absolute encoder (Tuyệt đối): Tương ứng đĩa quay 8 bit hay 8 dãy rãnh, cho ngõ ra dạng mã kỹ thuật số (BCD), Binary (nhị phân), Gray code.
- Incremental encoder (Tương đối): Tương ứng đĩa 2 bit, cho ngõ ra dạng xung vuông pha AB, hoặc ABZ hoặc ABZ đảo. Loại Encoder có 2 tín hiệu xung A và B là phổ biến nhất. Tín hiệu khe Z là tín hiệu để xác định động cơ quay được một vòng.
4. Ứng dụng của encoder
Biểu thị tốc độ: Khi một máy bơm được có lắp biến tần dùng để bơm chất lỏng vào bồn chứa, chất lỏng chảy vào bồn phải có một tốc độ nhất định. Lúc này bộ mã hóa sẽ được kết nối với biến tần và phản hồi tốc độ thực tế dòng chảy của chất lỏng.
Đo lường: Khi cần cắt các cuộn nhôm, bao bì, dải nhựa rất dài (hàng nghìn mét) thành từng tấm có kích thước cụ thể bằng máy cắt CNC, người kỹ sư cơ khí sẽ lắp encoder vào băng tải, thiết bị này đọc nguyên liệu mỗi khi đi qua nó và tính độ dài của sản phẩm từ khi cho vào đến vị trí cắt. Có thể điều chỉnh dao cắt theo độ dài được yêu cầu.
Ứng dụng trong ô tô:
Hệ thống lái trợ lực điện:
Encoder theo dõi chính xác vị trí góc và tốc độ của trục lái. Dữ liệu này giúp bộ điều khiển (ECU) trợ lực lái mượt mà, đồng thời hỗ trợ các tính năng an toàn như:
- Hỗ trợ giữ làn đường (Lane Keeping): Tự động điều chỉnh vô lăng khi xe đi lệch làn.
- Tránh va chạm: Phản hồi nhanh để thực hiện các thao tác đánh lái khẩn cấp.
Hy vọng với những chia sẻ trên của VATC, bạn đã hiểu Encoder là gì và hoạt động như thế nào. Mong rằng bạn đã có thêm một kiến thức thú vị trong ngày.
Nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với trung tâm VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
